关键词： 催化剂   g-C_(3)N_(4)   TiO_(2)   光催化   制氢  

摘要： 光催化剂的光吸收范围窄以及光生电子-空穴对的快速复合是影响光催化制氢性能的重要因素,通过掺杂改性可有效改善其催化性能。利用热缩合和煅烧法制备出C/g-C_(3)N_(4)-TiO_(2)复合材料,C修饰g-C_(3)N_(4)不仅调控了TiO_(2)的能带结构,还显著增强了TiO_(2)对可见光的吸收能力。进一步探究了不同C/g-C_(3)N_(4)含量的C/g-C_(3)N_(4)-TiO_(2)分解水制氢的光催化性能。实验结果表明,C/g-C_(3)N_(4)的引入显著增强了TiO_(2)在可见光区域的吸收能力,并拓宽了其光响应范围。当C/g-C_(3)N_(4)-TiO_(2)质量比为0.10时,三元复合物的产氢速率最高[4.66 mmol/(g·h)],是TiO_(2)的2.31倍,是C/g-C_(3)N_(4)的7.17倍,且经过七次循环后,仍具有较好的稳定性。这主要得益于C/g-C_(3)N_(4)与TiO_(2)之间的协同作用,有效促进了光生载流子的分离和传输,减少了电子-空穴对的复合,从而提高了光催化产氢效率。因此,通过合理设计和优化光催化剂的复合结构,可以显著提升其在水分解制氢过程中的性能,为高效光催化剂的开发提供新的思路和方向。

关键词： 高密度聚乙烯   聚碳酸酯   力学性能   增韧  

摘要： 研究聚乙烯对玻璃纤维增强聚碳酸酯(GF/PC)复合材料性能的影响。采用挤出注塑工艺制备了以不同种类和含量聚乙烯作为增韧剂的GF/PC复合材料。采用扫描电镜(SEM)、力学测试仪器等表征复合材料的力学性能。结果表明,添加了HDPE增韧剂后,复合材料的刚性小幅下降,冲击强度大幅提升,其增韧机理符合“空穴化增韧机理”;采用增韧型GF产品ECS13-4.5-510H的增韧效果优于采用常规增强型GF产品ECS13-4.5-510的。

关键词： 碳纤维   陶瓷基复合材料   航天飞行器   热结构  

摘要： 碳纤维增强陶瓷基热结构复合材料具有低密度、耐高温、抗氧化烧蚀等特点,在极端气动加热环境下可兼具防热与承载功能,因此在航天飞行器热防护系统中具有巨大的应用潜力。经过近几十年的发展,陶瓷基热结构复合材料针对不同的使用环境发展出了多种材料体系和制备工艺,有效支撑了相关领域的快速发展。从新工艺、新材料两个角度对近年来的研究进展进行了综述,旨在为进一步推动该复合材料的发展提供参考。

关键词： 碳纳米管   环氧树脂   预拉伸   复合材料   力学性能  

摘要： 以高性能的碳纳米管(CNT)薄膜为骨架,利用超声雾化喷头将环氧树脂(EP)喷涂到CNT薄膜的孔隙中实现CNT/EP复合材料的一体化成型。在复合过程中较好地保留了CNT薄膜的结构完整性,一定程度上解决了其他方法中CNT难分散的问题,简单有效的工艺也更有利于实现复合材料的大规模制备。通过优化树脂含量并采用预拉伸的方式来提升CNT在复合材料中的取向性,成功制备出高取向、高致密性且性能均匀的高性能复合膜,其拉伸强度达到1.9GPa,韧性达到47.7J/cm^(3)。如此高性能的CNT/EP复合材料在多个领域具有重要的应用前景。

关键词： 超高温陶瓷   碳/碳复合材料   力学性能  

摘要： 超高温陶瓷改性碳/碳(C/C-UHTCs)复合材料在超高温下具有优异的力学性能,可为下一代高超音速飞行器的研发与发展提供高可靠的先进热结构材料。本文综述了化学气相渗透(CVI)法、前驱体浸渍裂解(PIP)法、反应熔体浸渗(RMI)法和浆料浸渍(SI)法等制备方法在提升C/C-UHTCs复合材料力学性能方面的最新进展,根据各类制备工艺的特性,深入分析影响其力学性能的因素。最后,展望了高力学性能C/C-UHTCs复合材料的发展方向。

关键词： 平朔   煤泥   13C核磁共振波谱   傅里叶变换红外光谱   X射线光电子能谱   分子模型  

摘要： 煤的化学成分从根本上决定了其转化和利用途径。煤分子模型的建立与模拟可以降低实验成本和时间,提高研究效率。复杂的成煤植物和沉积环境导致煤化学成分的复杂性,因此准确构建能够真实反映煤物理化学性质的分子模型对开展煤炭清洁高效利用的研究至关重要。以山西平朔矿区煤泥为样本,通过^(13)C核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱研究了煤中C、O、N元素的赋存形式,确定了各元素相对含量。结果表明,平朔煤泥中煤不存在芳香甲基,碳元素主要以单环、多环芳香碳形式存在,氧元素主要以酯基、羟基等形式存在,氮元素主要以吡啶型氮形式存在。根据煤质分析结果,构建了分子式为C136H150O18N2的平朔煤分子模型。^(13)C核磁共振波谱预测验证与密度验证结果表明,模型谱线与实测谱线吻合度较高,模型密度与煤实际密度仅相差0.019 g/cm3,说明模型具有较好的代表性。这项研究为深入理解煤的化学结构提供了重要依据,也为煤的高效清洁转化奠定了理论基础。

关键词： 复合材料   低速冲击   起始准则   演化方法   损伤预测  

摘要： 针对碳纤维复合材料层合板低速冲击损伤的预测问题,采用数值模拟方法从结构外部力学响应、内部损伤状态两个方面,探讨3种损伤起始准则和3种演化方法对其影响。建立了分析层合板冲击问题的三维有限元模型,设计了包含起始判定、渐进演化及本构关系的损伤计算流程。研究了冲击过程损伤面积定量演变,为阐释损伤机制提供新视角。结合实验数据对冲击损伤数值模型进行了验证,并对不同起始准则、演化方法的预测能力进行了评价探讨。结果表明,数值预测与实验测试的动态力学响应曲线吻合度较高,证明该数值模型能够准确预测低速冲击损伤。同时发现起始准则与演化方法的结合对损伤模型预测性能十分关键,Hashin-Strain准则结合线性等效应变方法(Hashin-Strain-E1)和Puck准则结合指数型等效位移方法(PuckE3)最优。然而,当Hashin-Strain准则结合线性或指数型等效位移方法时(Hashin-Strain-E2/E3),会由于刚度退化严重而引发穿透性损伤。研究成果为复合材料层合板低速冲击损伤预测与评估提供参考和借鉴。

关键词： 机械训练   强韧水凝胶   超弹性本构模型  

摘要： 水凝胶在柔性可穿戴、仿生驱动器和生物医学等领域的广泛应用使其受到越来越多的关注.然而,传统的水凝胶力学性能较差,难以应对多变的服役环境.受肌肉训练启发,本文提出了一种冰模板法和机械训练相结合制备各向异性强韧水凝胶的新方法,并分析了不同训练次数对其力学性能的影响.在此基础上,提出了一种考虑组分变化和纤维取向度的各向异性超弹性本构模型,并通过与实验结果对比验证了该模型的有效性.

关键词： 连续纤维   树脂材料   增材制造   复合材料   界面结合   力学性能  

摘要： 连续纤维增强树脂基复合材料是近年发展起来的一种新型高性能复合材料,采用增材制造技术制备复合材料具有制造过程灵活、成型效率高的优点,因此成为研究的热点。总结树脂基体材料和纤维材料的特点,重点论述连续纤维增强树脂基复合材料增材制造的挤出和浸渍工艺及其温度、打印速度、打印间距等工艺参数对材料的影响,综述连续纤维增强树脂基复合材料的纤维与基体之间、层与层之间断面微观组织结构和材料的拉伸强度与弯曲强度等力学性能。针对目前连续纤维增强树脂基复合材料的增材制造材料需求增加和性能缺陷等存在的问题做出总结并对发展方向提出建议,如提高复合材料的可回收性并进一步改善增材制造工艺过程等。通过对当前连续纤维增强树脂基复合材料的研究进展进行总结,全面了解该领域的研究现状,对未来的研究趋势及应用领域进行分析和展望。

关键词： 碳点修饰   氧化镍花状微球   室温   甲醛  

摘要： 作为一种新兴的碳基纳米材料,碳点(CDs)展现出优异的载流子浓度调控能力和改变半导体材料耗尽层宽度的特性。本研究通过水热法制备了氟掺杂碳点(F-CDs),并通过化学沉积结合热退火工艺将其修饰于氧化镍(NiO)花状微球表面,成功构建了F-CDs/NiO复合传感材料,并用于室温下检测甲醛(HCHO)气体。该复合材料在室温条件下对HCHO气体展现出优异的传感特性,其性能提升主要源于F-CDs修饰所引入的大量活性官能团。具体而言,当HCHO浓度为500 ppm时,传感器的灵敏度达到102.47%,较未修饰的NiO传感器提升了约25倍。此外,该传感器还表现出良好的选择性、快速的响应/恢复特性以及优异的室温稳定性。通过XPS等表征手段证实,F-CDs的修饰显著增加了材料表面的活性位点,这不仅促进了气体分子的吸附,还为表面氧化还原反应提供了丰富的反应位点,从而大幅提升了传感器的气敏性能。